(57)【要約】【課題】  低風量のオゾン化空気での運転に対応した散気装置を提供する。【解決手段】  浄水処理装置のオゾン反応槽において用いられるオゾン散気装置において、散気材が気孔径15〜25μｍ程度の散気孔を有する略水平に配置された、周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形されている板状体であり、前記板状体を支持するホルダーがチタン製であることを特徴とする浄水処理用オゾン散気装置であり、前記ホルダー内部には逆流防止装置を備えたことを特徴とする浄水処理用オゾン散気装置である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水処理装置のオゾン反応槽において用いられるオゾン散気装置において、散気材が気孔径15〜25μｍ程度の散気孔を有する略水平に配置された、周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形されている板状体であることを特徴とする浄水処理用オゾン散気装置。
【請求項２】
浄水処理装置のオゾン反応槽において用いられるオゾン散気装置において、散気材が気孔径15〜25μｍ程度の散気孔を有する略水平に配置された、周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形されている板状体であり、前記板状体を支持するホルダーがチタン製であることを特徴とする浄水処理用オゾン散気装置。
【請求項３】
前記ホルダー内部には逆流防止装置を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の浄水処理用オゾン散気装置。
【請求項４】
前記板状体の周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形された円盤状であることを特徴とする請求項１乃至３記載の浄水処理用オゾン散気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は上水、下水のオゾン反応槽において、オゾン化空気を槽内に送り込む配管の末端に設置し、被処理水中へオゾンを拡散させる為の散気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度浄水処理を行なっている浄水場では、オゾン処理が導入されているが、その主な目的は、トリハロメタンの低減である。最近では農薬の除去、クリプトスポリジウムの不活化にも期待が寄せられている。また、下水道の分野でも処理水の色度除去、消毒、再利用を目的として、導入されている。
【０００３】
高度浄水処理の一例として、図1に示すような、原水→凝集沈殿→オゾン処理→粒状活性炭→砂ろ過→塩素消毒→給水  の各工程より成っているものがある。この例では、原水に凝集剤を添加し、微細な浮遊物質やコロイド上の粘土質を沈降させ、上澄水をろ過させた後、オゾン処理する。オゾン処理後は、活性炭処理し、塩素注入を経て、水道水として消費者に届けられる。
【０００４】
このような高度浄水施設中におけるオゾン処理工程では、オゾンを被処理水に拡散させる為に使用されている散気材は図2に示すようなセラミック製の散気筒である。この散気筒の標準的な寸法は外径75mm、内径50mm、長さ500mmであり、オゾン発生器から供給されるオゾン化空気を反応槽内に導いているヘッダー管に取付けられる。オゾン化空気はヘッダー管から円筒形のセラミック製散気筒に供給された後、微細な気泡となって被処理水中に散気・拡散され、異臭味除去等が行なわれる。
【０００５】
従来において開示されている散気材としては、「散気材及びそれを用いたガスの散気方法」（特許文献１）がある。この発明では、初期圧力が低くかつ気泡径の小さな気泡を生じさせる散気材及びそれを用いた散気方法を提供するために、多孔質フッ素樹脂材料からなり、その片面の表面部のみを親水化させたことを特徴とする散気材、及び水又は水溶液中にガスを微細気泡として分散させるに際し、前記散気材を、その親水化側の表面を水又は水溶液と接触させた状態で、ガスをその散気材の非親水化側の表面から供給することを特徴とする散気方法が開示されている。
【０００６】
また、「オゾン処理装置およびその運転制御方法」（特許文献２）においては、オゾン吸収率が高いオゾン処理装置とそのための運転制御方法を提供するために、被処理水とオゾン化ガスを導入し、オゾン化ガスを被処理水に溶解させるオゾン溶解槽と被処理水に溶けたオゾンと被処理水とを反応させる滞留槽とからなるオゾン処理装置において、オゾン溶解槽の上部の被処理水流入部と下部の流出部とにそれぞれ少なくとも１個のディフューザーを設けることを特徴とするオゾン処理装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−０３８４２４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
浄水処理においては、近年、オゾン発生器の性能向上に伴い、発生するオゾン化空気の濃度が、20g/Nm3から35〜40g/Nm3へほぼ倍増している。このため、散気筒1本あたりの通気量が半分で済むことになる。しかし、従来の装置で散気筒の通気量を半分にした場合、散気筒の上部のみの発泡になってしまい十分なオゾンの拡散効率が得られない。また従来の半分の低風量となることから、散気筒の発泡をしていない部分へのSS分の付着が起こり、散気筒の早期目詰まりの原因の一つともなっていた。
【０００８】
また、セラミック散気筒によるオゾン処理の場合、経年調査で散気筒をヘッダー管に固定する為のステンレス製金具が僅かながら腐食することがわかってきた。このようにしてできたステンレスの腐食物が散気筒内部に付着することでも、目詰まりが生じると考えられている。
【０００９】
さらに、従来の散気装置では、曝気を停止した場合、オゾン水は散気筒内から、ヘッダー管及びライザー管へと浸入する。この際、湿潤状態のオゾン化空気によって、配管内の腐食が考えられる。こうした現象は、前述の目詰まりの原因につながるとともに、オゾン反応槽内へのステンレス成分の流出が懸念される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
こうした問題点を解決する為に、請求項１記載の発明は、浄水処理装置のオゾン反応槽において用いられるオゾン散気装置において、散気材が気孔径15〜25μｍ程度の散気孔を有する略水平に配置された、周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形されている板状体であることを特徴とする浄水処理用オゾン散気装置とした。
【００１１】
請求項２記載の発明は、浄水処理装置のオゾン反応槽において用いられるオゾン散気装置において、散気材が気孔径15〜25μｍ程度の散気孔を有する略水平に配置された、周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形されている板状体であり、前記板状体を支持するホルダーがチタン製であることを特徴とする浄水処理用オゾン散気装置とした。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、前記ホルダー内部には逆流防止装置を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の浄水処理用オゾン散気装置である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記板状体の周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部に成形された円盤状であることを特徴とする請求項１乃至３記載の浄水処理用オゾン散気装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の浄水処理用オゾン散気装置では、オゾン散気材を気孔径15〜25μｍ程度の散気孔を有する略水平に配置された周縁部が肉厚部で中央部が均一な肉薄部の板状体とすることで、肉薄部の面全体から均一な発泡が期待できる。また、円盤状とすれば角部がなくなることから、さらに発泡の均一性が高まる。
【００１５】
上記散気材の形状に関して、散気板の有効発泡面積を散気筒のそれよりも小さくなる様に設計した場合は、従来法よりも散気材の数を多く配置することができ、低風量で運転することで、半減したオゾン化空気を効率よく配分でき、問題となっていた低風量による撹拌状態の悪化、デッドスペースの増加、早期の目詰まりを改善することが可能になった。
【００１６】
本発明では、ホルダー材質には耐オゾン性の高い純チタンを使用しているため、ホルダー内部・外部の腐食がなく、ステンレスホルダー使用で生じる腐食物による散気装置の内側からの目詰まりが防止できる。また、有害なステンレス成分の槽内への流出がなくなり、腐食が起こらないため、半永久的な使用が可能である。
【００１７】
また、ホルダー内に逆流防止装置を設けることで、曝気停止時には、通気孔が閉ざされ、ヘッダー管内への逆流を防ぐことができる。このことで、湿潤状態のオゾン化空気による腐食を防止でき、配管の腐食に起因する散気材内部からの目詰まり及びステンレス成分の槽内への流出もなくなる。
【００１８】
散気材の中央部を薄くしたことにより、中央部からの発泡を得ることができる。よって、従来の散気筒のように発泡防止用の塗料を端面に塗らなくても、端面からの不規則な漏れを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下にこの発明における散気装置の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
散気板は従来の散気筒と同様、セラミックの粒子を使用しており、1200〜1300℃で高温焼成した気孔径が15〜25μm平均20μm程度の多孔質磁器から成るものである。この例では、その外観（裏面）は図3に示したとおり、直径は207mm、外周部の厚さが13mmの円盤状であり、一枚当たりの有効発泡面積は散気筒の1178cm2より小さい336cm2である。また散気板形状を円盤状にすることにより、成型時、均一な原料充填を容易に行なうことができ、焼成後、この円盤状のディスク全面からのより均一な発泡が可能になる。
【００２１】
この円盤状の散気板の裏面中心部は直径187mm、深さ5mmに切削してあり、中央部の厚さは8mm程度である。断面は図4のような形状をしている。円盤状の散気ディスクの中央部を切削し、薄くしたことにより、圧損が周囲より減少し、中央部からの発泡を得ることがでる。よって、従来の散気板のように発泡防止用の塗料を端面に塗らなくても、端面からの不規則な漏れを防止できる。
【００２２】
散気板1枚当たりの有効発泡面積を現状の散気の場合よりも小さくしたこと、また、従来の散気材の気孔径より細かな気孔径（15〜25μm）を有する散気板としたため、低風量でも円盤状のディスク全面から超微細な気泡が得られ、図5に示すように、従来の散気材よりも多い枚数の円盤状の散気ディスクを配置でき、効率よくオゾン化空気を接触、拡散できる。
【００２３】
前述の通り、従来品の散気筒と本発明の散気板の表面積は1178cm2と336cm2である。発泡面積から比較を行なうと、散気筒の発泡角度を180°とした場合、散気筒/散気板比が1.75となり、従来品より1.75倍の散気板を設置することになる。また、通気量から比較を行なうと、オゾン化空気濃度が2倍になったため、吹き込み量を1/2にした場合、散気板の枚数は2倍になるが、1枚あたりの標準的な通気量を20L/minと設定すると、散気板の枚数は2.5倍になる。発泡面積、標準通気量を考慮した場合、散気筒/散気板比は2程度が適当である。半減したオゾン化空気量を小さい発泡面積をもつ散気板を用いて、少ない通気量で円盤状の散気ディスク全面より均一な発泡を得ることができ、反応効率の向上が期待できる。
【００２４】
前記円盤状の散気ディスクを支持するホルダーの構造は、図6に示す通りである。チタン製ホルダー本体1は厚さ2mmのチタン板をプレスすることによって成型した。散気ディスク2とホルダーを密着させ、オゾン化空気の漏れを防ぐ為に、軟質の４フッ化エチレン樹脂製パッキン3をディスクとホルダー本体の間に置き、側面4箇所のディスク押さえ金具（チタン製）4によって圧力をかけ、密着性を高めている。本体下部には、組み立てた散気装置をヘッダー管に取り付けるためのネジ部分5（チタン製）があり、槽底面のヘッダー管に対し垂直に取り付ける。このようにして取り付けた散気装置の散気ディスク表面はほぼ水平となり、全面から均一な発泡が可能となる。
【００２５】
図6に示すような逆流防止装置6を前記ホルダー中に設けてあり、オゾン化空気の流入を停止した場合には、逆流防止装置によってホルダーとヘッダー管をつなぐ通気孔を塞ぎ配管内への逆流を防止している。この際、曝気停止に伴ってホルダー内にオゾン水が流入するが、前述した通り、材質がチタンであるため、腐食は起こらず、内部からの目詰まりを回避できる。
【実施例１】
【００２６】
本発明の一例である円盤状の散気ディスクの性能の評価を行なったので、以下に説明する。乾燥状態での製品1個当りの通気量（空気圧4.9kPa時の空気透過量）とそれを単位面積当りの通気量に換算した結果を表1に示す。散気ディスク１枚当りの通気量は、散気筒に比べ約半分の通気量で、これは気孔径が小さいことが原因である。また、この測定値は中央部を切削していない場合の値で、これらの散気材はほぼ同一の厚みである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
水中で発泡させた際の圧力の変化について、図7に示してある。従来方式である散気筒の標準的な使用範囲である80〜100L/minでは5〜6kPa程度、散気ディスクでの使用範囲である15〜25L/minでは6〜8kPa程度で、これらの差を水柱に換算した場合、約100mm〜300mm程度であり運転に支障をきたす圧力ではない。
【００２９】
発泡による気相から液相へ拡散性能を評価する為、清水・散気水深5mで酸素による移動効率を測定した。その結果を図8に示してある。各使用通気量で比較した場合、散気ディスクの効率が従来の散気筒を使用する方式より効率が向上していることがわかる。ただし、散気ディスクについては有効発泡面積比3.5％以上、1枚あたりの最低通気量は、10L/min.と設定している。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の装置は、オゾン発生効率が向上した装置を使用する浄水場等のオゾン処理施設への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】高度浄水処理における一般的な工程のフローである。
【図２】オゾン処理施設で従来使用されている散気筒の外観図である。
【図３】本発明における円盤状の散気ディスクの外観図（裏面）である。
【図４】本発明における円盤状の散気ディスクの断面図である。
【図５】従来の散気筒及び本発明における散気ディスクを使用した時の槽内の配置図である。
【図６】チタン製ホルダーの概略を示した図である。
【図７】散気筒及び本発明における散気ディスクの湿式通気抵抗値の比較である。
【図８】散気筒及び本発明における散気ディスクの酸素移動効率の比較である。
【符号の説明】
【００３２】
１  チタン製ホルダー本体
２  散気ディスク
３  ４フッ化エチレン樹脂製パッキン
４  押さえ金具
５  ホルダー（ネジ部）
６  逆流防止装置
７  ４フッ化エチレン樹脂製フロート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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【図８】
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